RU5689U1 - Блок питания электронного выключателя ламп накаливания - Google Patents

Abstract

Блок питания электронного выключателя ламп накаливания, содержащий выпрямитель, собранный по мостовой схеме, резистор гашения избыточного напряжения, стабилитрон и RC-фильтр, причем последовательно включенные резистор гашения избыточного напряжения и стабилитрон включаются между выходными полюсами мостового выпрямителя, параллельно стабилитрону подключен RC-фильтр, отличающийся тем, что в блок питания дополнительно введены накопительная емкость, ключ заряда накопительной емкости, резистор ограничения зарядного тока, резистор согласования, зарядного напряжения со стабилизатором напряжения, формирователь запуска включения исполнительного переключателя, состоящий из транзисторного усилителя, собранного по схеме с общим эмиттером, разделительного конденсатора и резисторного делителя напряжения на базе транзистора, контроллер электронного выключателя и исполнительный переключатель, управляющий вход которого соединен с соответствующим выходом запуска контроллера, причем первый вход переменного напряжения мостового выпрямителя соединен с одним из выводов сетевого напряжения и одним из выводов исполнительного переключателя, а второй вход мостового выпрямителя - с вторым выводом исполнительного переключателя и через нагрузку выключателя - с вторым выводом сетевого напряжения, выходной полюс выпрямительного моста соединен с входом ключа заряда накопительной емкости и с входом контроллера ВЫХОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ВЫПРЯМИТЕЛЬНОГО МОСТА, выход ключа заряда накопительно емкости соединен через разделительный конденсатор и последовательно с ним включенный первый резистор делителя напряжения с базой т

Description

БЛОК ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО ВЫЮИОЧл I i-jiW . lAMii

НАКА.11ИВАНИЯ

Полезная модель относится к области бытовой л-ктроники и мож-т быть использована в разнообразных электронных н,1ключнт;-лял sumn накаливания или других активных нагрузок 6ej и;v -нения схемы электропроводки.

Проблема электропитания электронного выключ;п;М1я гаключнется к том, что в стандартной электропроводке, испоти.луемой в жилых домах, учреждениях, производственных номеиилиях ня месте установки выключателя освещения присутствует IO.IKKO одна фа:}а сетевого напряжения. Вторая фаза соединена напрямую с потребителем ( например, лампы освещения). 1йким обрядом, ни полюсах выключателя присутствует сетевое напряж-/-ниг голько тогда, когда он выключен. При этом на одном нолюсе- Н1И1рйжение одной и; фаз, на втором- напряжение другой фазы, поданное чергз внугр киее сопротивление нагрузка. С момента включ1-и м1 выключите.;) разность потенциалов между полюсами выключателя стннивится piffiHOH нулю.

автоматическое включение при приближении человечка и т.п.). а также обеспечивающие увеличение ресурса работы ламп накаливания и. в некоторых случаях, энергосбережение, нуждаются & определенном токе питания.

Известно устройство для питания нагрузки выпрямленным током, содержащее мостовой выпрямитель м емкостной фи.аьтр см. авт. свил. СССР N639111 по М. Кл. 2 Н02М7/6 за 1970г.. Недостатком известного устройства является невозможность автоматического управления им для оптимального питания схемы электронного выключателя.

Наиболее близкой к заявленному устройству является известная и многочисленной технической литературы схема мостойото выпрямите.тя с гашением избыточного напряжения на ре:гисторе со стпбилизадней напряжения на стабилитроне, см. Малинин P.M., Питание радиоаппаратуры от электросети, М., Энергия. i9/()j. содержащая выпрямитель, собранный по мостовой схеме, резистор гашения избыточного напряжения, стабилитрон и RC .фильтр в виде резистора и двух конденсаторов, причем на вход мостового выпрямителя подается сетевое напряжение, между выходами мостового выпрямителя включаются последовательно резистор гашения и стабилитрон, напряжение питания, снимаемое со стабилитрона, нода.ется на RC -фильтр (первый конденсатор фильтра

шунтирует стабилитрон, резистор фильтра включается последовательно с нагрузкой и нагрузка шунтируется вторым конденсатором фильтра).

Недостатком известного устройства является невозможность автоматического управления им для экономичного питания микросхем электронного выключателя в каждом полунерноде сетевого напряжения.

Данное предложение имеет целью и содержит техническое решение питания электронного выключателя, основанное на возможности управления исполнительным переключателем выключателя в каждом полулериоде сетевого напряжения и отОора мощности непосредственно из сети через активную нагру:жу выключателя.. не.зависимо, практически, от ее значения.

Поставленная выше цель достигается тем, что в блок питания электронного выключателя ламп накаливания содержащий вынрямитель, собранный но мостовой схеме, резистор гашения избыточного напряжения., стабилитрон и RC- Фильтр, причем последовательно включенные резистор гашения избыточного напряжения и стабилитрон включаются между выходными полюсами мостового выпрямителя, паралле.11ьно стабилитрону подключен RC. фильтр, введены дополнительно накопительная емкость, ключ заряда накопительной емкости, резистор ограничения зарядного гоки.

резистор согласования зарядного напряжения со стаоилизагором напряжения, формирователь запуска включения исполнительного переключателя, состоящий из транзисторното усилителя, собранного по схеме с общим эмиттером, разделительного конденсатора и ре;5исторното делителя напряжения в базе транзистора, контроллер и исполнительный переключатель, управляющий вход которого соединен с соответствующим выходом запуска контроллера, причем первый вход переменного напряжения мостового выпрямителя соединяется с одним из выводов сетевого напряжения н одним из выводов исполнительного переключателя, а второй вход мостового выпрямителя- со вторым выводом исполнительного переключагеля и чере;; нагрузку выключателя - со вторым выводом сетевого напряжения, выходной полюс выпрямительного моста соединен со входом ключа заряда накопительной емкости и входом контроллера «выходное напряжение выпрямительного моста, выход ключа заряда накопительной емкости соединен через разделительный конденсатор и последовательно с ним включенный первый резистор делителя напряжения с базой транзистора формирователя запуска включения исполнительного переключателя, а через резистор ограничения зарядного тока- с иаконительной емкостью и далее через ре истор согласования со стабилитроном и RC-фильтром, управляющий вход ключа заряда накопительной емкости соединен с выходом

контроллера «сигнал заряда накопительной емкости, коллектор транзистора формирователя запуска включения исполнительного переключателя соединен с первым входом своей ре: исторной нагру: ки и соответствующим входом контроллера, общая тина контроллера соединена с общим выводом выпрямительного моста, отрицательнымполюсом накопительной емкости и

соответствующими выводами конденсаторов КС- фильтра, стабилитрона, эмиттером транзистора и первым нхолом второго резистора делителя напряжения на базе тра.нзистора, второй вход второго резистора делителя напряжения соелипен с батой транзистора, второй вход резисторной нагрузки в коллекторе транзистора соединен с плюсовой шиной питания, вход контроллера НАПРЯЖЕНИЕ ПИТАНИЯ соединен с выходомRC фильтра.

На ФигЛ представлена блок-схема блока питания в хпектронном выключателе ламп накапивания, а на Фиг.2 принципиальная электрическая схема примера возможной реализаьч1и электронного выключателя с оптическим сенсорным управлением и управлением от пультов дистанционного управления видеоаппаратурой, в состав которого входит предлагаемый блок питания.

напряжения (R6), стабилитрона 1.3 (Di), RC фильтра t: : лсмснтамя 1.4, 1.5, 1.6 (R7, СФ1, СФ2), исполнительный переключатель 2, блок :;аряда накопительной емкости в составе ключа 11 заряда, резистора 12 ограничения зарядного тока(К4), накопительной емкости iJ (Сн), резистора 14согласования со ст илизатором 1J (R5). формирователь 4 запуска включения исполнительного переключателя 2 в составе разделительного конденсатора 4.1 (С1), траизистора 4.2, резисторного делителя напряжения в базе этого транзистора 4.5 и 4.4 (R2, R3), нагрузки 4.5 транзистора 4.2(R1), а также н контрол 1ер 5, (нагрузка лампы накаливания 6 в состав устройства не входит и показана для завершенности предстшления).

Для облегчения пояснений наиболее важные цепи пронумерованы первый и второй выводы 7 и 8 сетевого напряжения, выходной сигнал 9 формирователя запуска включения, сигнал 10 управления зарядом накопительной емкости от контроллера 5, напряжение питания 11, общая шина 12, выходное напряжение П выпрямительного моста, управляющий сигнал 14 исполнительного переключателя с выхода контроллера 5.

Как видно из схемы, сетевое напряжение 7 и 8 подключается к выпрямительному мосту так: одним из выводов 7 напрямую, другим 8 - через нагрузку 6, к этим же выводам подключаются выводы исполнительного переключателя 2 (на блок-схеме оии показаны лля

наглядности как реле). Выходы выпрямительного моста (общая шина 12 и выходная шина 13) подключаются ко входам контроллера, а также нагружаются резистором 1.2 (R6) н стабилитроном U (Dl), и через резистор 1.4 (R7) входом питания 11 контроллера 5. Этот же выход выпрямительного моста через ключ 3.1 нагружается на накопительную емкость 3.3 (Сн) через резистор 12 (к4к выход с которой соединен через резистор 3.4 (R5) со входом RC- фильтра. Выход ключа 3.1 соединен чрез конденсатор 4.1 (С1) и делитель напряжения 4.3 (R2) - 4.4 (R3) с базой транзистора 4.2 (Ti). Выход транзисторного усилителя, нагруженный на резистор 4.5 (RlK соединен со входом контроллера 5 по сигналу 9. На управ.11яю1дий вход ключа 3.1 подключен сигнал 10 заряда накопительной емкости 3.3 с выхода контроллера 5. Управляющий вход исиолните.аьного переключ ате.пя 2 соединен с выходом контро.плера 5 по ynpjffi-ляющему 14 сигналу исполнительного переключателя 2 Работает устройство следующим образом. Если выключатель выключен, на его выходах 10 и 14 отсутствуют управ.пяющне сигналы, в результате чего цепи блоков 2 и 3 оказываются нескоммутированными. В этом случае напряжение питания на шинах 11, 12 определяется работой выпрямительного моста, на вход которого подано сетевое напряжение через сравнительно низкое внутреннее сопротивление ламп накаливания, а избыточное

напряжение погашено на резисторе 1.2 (R6) и ре: исторе фильтра 1.4

(R)Во включенном состоянии выключателя на полную мощность

работа источника нитания определяется временными соотношениями, выбранными для заряда накопительной емкости и запуска исполнительного переключателя. Для зтого на вход П контроллера 5 подается сигнал с выхода выпрямительного моста 1. который представляет собой приведенные к одной полярности полупериоды сетевого напряжения. Из этих сигналов в начале каждого полупериода формируется управляющий сипшл 10 заряда накопительной емкости, по которому напряжение с выхода моста 1 подается через блок 3 и резистор 3.2 (R4) на накопительную емкость 3.3 (Сн). Это напряжение возрастает по амплитуде с течением времени, а его падение на резисторе 3.2 (R4) передается через конденсатор 4.1 (С1) и делитель 4.3 - 4.4 (R2 - R3) на базу транзистора 4.2 (Т1). Делитель определяет момент срабатывания транзисторного усилителя, сигнал с которого нодается на вход 9 контроллера 5 для формирования сигнала 14 зануока исполнительного переключателя 2, который по этому сигналу срабатывает, шунтирует выпрямительный мост и комм ирует сетевое напряжение на нагрузку 6.

гпектрорадиоэлементов схемы, но и нагру: кой, внутренним сопротивлением ламп накаливания 6, которая включена последовательно с мостовым выпрямителем. Поэтому, больи1е нагрузка, тем быстрее достигается заряд емкости 3J (Си), и тгм раньше срабатывее т блок 4.

В реальной схеме выключателя, которая будгт osiiu-анй штже, имеется промежуточная фаза, при которой лампы предварительно разогреваются на, примерно, 10-процентной мощности,, что соответствует срабатыванию исполнительного переключателя через /J мс от начала очередного полупериода сетевого напряжения. Этот режим желательно продолжать в течение OJ - OJ с. В режиме предварительного разогрева контроллер 5 вырабатывает

управляющие импульсы на выходе 14, но не вырабатывает на выходе

Несколько слов о технической реализации блоков 2 и 1 Исполнительный переключатель в современньлх электронных выключателях реализуется на тиристорных схемах, снмисторах, симисторных оптопарах или комбинациях этих -элементов. Элементной базой блока 3 могут быть МДП ключи,, тиристоры., тиристорные оптопары. Последнее решение предпочтительней, поскольку тиристорная оптопара срабатывает от короткого (1 10

МКС) импульса сравнительно небольшой амплитуды (10 15 мЛ) и обеспечивает хорошую развязку входной и вькодной цепи (i в).

Технический результат предлагаемого источника питания состоит в том, что за счет использования сравнительно небольшого числа малогабаритных и недорогих деталей реали;зуется отбор неП1ачительной мощности от сети, питающей лампы накаливания, для питания выключателя. Практически этот отбор не влияет на яркость свечения ламп, поскольку процесс подзаряда 3.3 (Сн) прекращается при амплитуде сетевого напряжения, близкого к минимальной амплитуде срабатывания симистора исполнительного переключателя. Оправдана и простейшая схема питания, основанная на гашении и: быточно}о напряжения, т.к. собственное потребление :1лектроиного выключателя, реализованного на комплементарных МДП структурах, лежит Е пределах - 2мА.

На Фиг.2в качестве примера приведена немного в упрощенном виде принципиальная электрическая схема сравнительно сложного выключателя, который управляется как с подющью нульта дистанционного управления видеоаппаратурой, так и бесконтактным воздействием пользователя на оптический сенсор прибора.

ria nejjBOM листе предст лен контроллер 5, ка втором блок питания с исполнительным переключателем 2. В пояснениях нуждается только первый лист.

Контроллер 5 реализует приемник фотоусилителя на Фд1 и IJl « излучатель импульсов света инфракрасного диапа: она на 117-2, Т4. Т5 и СИД. В состав контроллера входят также; релаксационный генератор на Ul-l,Ul-2.,Ul-3, блок начальной установки ири включении питания HaUl-4 и интегрирующей цепичке на его входе, блок выделения сигнала синхронизации в каждом полупс-риоде сетевого напряжения на U10-l,U10-2,U8,U9-2 и пассив} ых элементах на входе D IJ10-1, блок выделения командного сигнала и фотоприемника со схемой временной задержки на о jr и м на и2 LU2-2.U3. и 114, триггеры ВКЛЮЧЕНИЕ 1 и ВКЛЮЧЕНИК 2. блок формирования запуска исполнительного переключатели на и/ jjn-2 и Т2 и блок формирования сигнала заряда накопительной емкости на

ш-гтл итз.

Коротко о работе контроллера. Фотоприемник воспринимает сигналы как с пультов дистанционного управления, так и : хосигнальк отраженные от, например, руки человека при приближении ее к выключателю. Импульсы светолокации формируются на светоизлучающем диоде СВЩ в каждом полупгрниле сетевого напряжения. Полученный с выхода фотоприем ники он на. запускает

блок выделения командного сигнала. Для пол вления ложных переключений из-за дробящихся сигналов на входе приемника в блоке предусмотрена значительная инерционность (ЗсЛ.рс-ализуемая на счетчике U4. По положительному фронту триггера на U2-2 происходит переключение триггера ВКЛЮЧЕНИИ. 1. Если он переходит в единичное состояние, соответствунмцее включению ламп, то разрешается р отазадержанного мультивибратора на 17 L который запускается по отрицательному перепадх на вход- 1 со счетчика на U8 (это соответствует, примерно, /Лмс от начала очередного полупериода). Через элементы 113-2 и Г2 -запускается исполнительный переключатель 2 на предварительный ра Орек лам накаливания. Работа 117-1 прекращается, когда три) rvp ВКЛЮЧКНИН 2 переходит в единичное состояние. Это происхолит чере; 0.32мс после начала включения (состояние ВКЛЮЧЕНИЕ I иереплсывается на триггер ВКЛЮЧЕНИЕ 2 положительным перепадом бчч- разряда счетчика на U4). Этот триггер разрешает запуск заряда накопительной емкости в начале каждого полупериода сетевого напряжения (на элементах 119-1 и ТЗ). Теперь исполнительный переключатель запускается по другому аходу (9) на Ш-2 и Т2.

дтп u9 К5биШ1 или К561ЛА7 и К561ЛН2.

ФД . СИД AJo-b

.ЧВТСфЫ

ААБойкевич А.М.Бойкевич А. С. Коляда С.И.Ко.1Шдн

Claims (1)

1. Блок питания электронного выключателя ламп накаливания, содержащий выпрямитель, собранный по мостовой схеме, резистор гашения избыточного напряжения, стабилитрон и RC-фильтр, причем последовательно включенные резистор гашения избыточного напряжения и стабилитрон включаются между выходными полюсами мостового выпрямителя, параллельно стабилитрону подключен RC-фильтр, отличающийся тем, что в блок питания дополнительно введены накопительная емкость, ключ заряда накопительной емкости, резистор ограничения зарядного тока, резистор согласования, зарядного напряжения со стабилизатором напряжения, формирователь запуска включения исполнительного переключателя, состоящий из транзисторного усилителя, собранного по схеме с общим эмиттером, разделительного конденсатора и резисторного делителя напряжения на базе транзистора, контроллер электронного выключателя и исполнительный переключатель, управляющий вход которого соединен с соответствующим выходом запуска контроллера, причем первый вход переменного напряжения мостового выпрямителя соединен с одним из выводов сетевого напряжения и одним из выводов исполнительного переключателя, а второй вход мостового выпрямителя - с вторым выводом исполнительного переключателя и через нагрузку выключателя - с вторым выводом сетевого напряжения, выходной полюс выпрямительного моста соединен с входом ключа заряда накопительной емкости и с входом контроллера ВЫХОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ВЫПРЯМИТЕЛЬНОГО МОСТА, выход ключа заряда накопительно емкости соединен через разделительный конденсатор и последовательно с ним включенный первый резистор делителя напряжения с базой транзистора формирователя запуска включения исполнительного переключателя, а через резистор ограничения зарядного тока - с накопительной емкостью и далее через резистор согласования - со стабилитроном и RC-фильтром, управляющий вход ключа заряда накопительной емкости соединен с выходом контроллера СИГНАЛ ЗАРЯДА НАКОПИТЕЛЬНОЙ ЕМКОСТИ, коллектор транзистора формирователя запуска включения исполнительного переключателя соединен с первым входом своей резисторной нагрузки и соответствующим входом контроллера, общая шина контроллера соединена с соответствующими выводами выпрямительного моста, конденсаторов фильтра, стабилитрона, с отрицательным полюсом накопительной емкости, эмиттером транзистора и первым входом второго резистора делителя напряжения на базе транзистора, второй вход второго резистора делителя напряжения соединен с базой транзистора, второй вход резисторной нагрузки в коллекторе транзистора соединен с плюсовой шиной питания, вход контроллера НАПРЯЖЕНИЕ ПИТАНИЯ соединен с выходом RC-фильтра.